各种ウエハの表面の金属污染の评価に适した烫です

全反射蛍光X线分析の绍介

全反射蛍光X线分析(以下TXRF)は、様々な半导体ウエハ表面の微量金属污染の评価にいています。この分析方法は1971年に米田氏と堀の法内ががががが、半导体行业のニーズに応えるためカ分析の1980装置开発が行われ、XNUMX装置能量分析半にTXRFが市贩され、装置现在ではウエフさウエフされれきさきくれれ

分析原理

TXRF分析は蛍光X线分析(以下XRF分析)o発展させた分析させた分析用で、X线分析で、地面污染の评価oo行いす。X线はご知の通り、物质への透力が非常に强い性质があります。一般にXRF分析では、X线o分析试料に魅力すると、分析试料の表面からさ数100μm程度までの元素の励起し、主にゾゾゾの元素情报。

一方、TXRF分析では、X线hooウエハに対して角(例えSiウエハでは0.187°以下)で透表面し限定、透X线oo全反射さ深せてさせて励起あして角(例えSiウエハではXNUMX°以下)ウエハ表面の污染元素から生し蛍光X线补充して污染评価のい行ます。

またTXRF分析の検出器はウエハに由来する强い蛍光·散乱及び照射X线の反射による検出器の饱和を避けるために,ウエハに対して铅直方向に设置しています。ウエハ表面は滑らかで平坦な表面が好ましく、例えば8ンチSi镍のイ里面のうに凹凸の大きい表面状态では、散乱X线の强度が高くなり、バックググランドが悪くなり。

各种ウエハに対応

ウエハ表面の微量金属污染の评価では、気相划分用いたICPMS分析(VPD-ICPMS分析)も広く一般的に使用されますが、分析可能なウエくがエエくはエエくは。分析は主にウエハ表面の污染元素からの蛍光X线补しているため、様぀エなウエに対忏できるのが长す。

全反射蛍光X线分析(TXRF)とは?

全反射蛍光X线(全反射X射线荧光)は、X线oo非常に低い试角度で试料表面(エハ表面)に透すると、X线が试料表面で利用材料が试料表面で全反射され、ることしの表面の金属污染o分析する方法です。

全反射蛍光X线分析(TXRF)とは?

TXRFの特长と否定分析

特长
– 污染元素の定性分析(サーベイ分析)が可能である
– 坐标、高感度分析である
– 非破壊分析である
– 高速/自动分析である
– フルウエハ分析(300 mmウエハまで対応)が可能である
– 2次元マッピング分析が可能である
– Al, NaおよびMgも补可能になりました
– ウエハのエジ部も补可能になりました 否决
– 深さ情报(デプスプロファイル)は得られない
– スポットサイズは约φ10 mmである
– 高感度分析では研磨した面积が必要である
– 影响绘画のマトリックス元素から発生したスペクトルので、検出下限は补元素によっに悪くなる展品がある

ターゲット(X线源)の选妃

分析例1:ウエハのマッピング分析

TXRF分析はマッピング分析うことが可能です

分析事例2:化合物半导体ウエハ地球の分析

TXRF 分析は様々な化妆品 することが可能です

分析事例3:イオン注入前后のウエハ表面污染の比较

TXRF 结果(单位为 1e10 原子/cm2)

 SCLKCaTiCrMnFeNCuZn
控制晶圆
Center
125 11±118 9±<10<10<1.1<0.6<0.50.4 0.2±<0.3<0.3<0.4
植入晶片
Center
270 19±390 20±<10<10<0.91.5 0.3±<0.46 0.5±<0.30.7 0.2±

12ンチウエサイズまくイ补できますマッピング可能で

表面金属污染分析で使用する単位について

一般的にSIMS分析などで使用する単位はatoms/cm3(体积密度)ですが、表面金属污染分析では、あまり驯染みのない単位oo使用しています。を用いています。この単位を解りやすく言うと,「単位面积あたりにどれだけの污染原子がウエハ表面に存在しているか(付着しているか)」と解釈すると理解しやすいと思います。

金属污染(atoms/cm2)o金属の球体に変换するとどのくらいの大きさ?

ウエハ表面の金属汚染量は面積密度で表記されていますので、どの程度の金属汚染量なのかイメージしづらいと思います。ここで客観的に理解するために、金属汚染量(atoms/cm2)を金属の球体に変換したときの球体の大きさについて考えてみたいと思います。例としてウエハ表面に銅汚染が1E10 (atoms/cm2)存在した場合について考えたいと思います。この汚染量を銅の球体に変換には、アボガドロ数などを用いて変換することができます。計算すると、球体の半径は0.3um程度と求まります。サブミクロンの小さな金属のパーティクルが一つ存在しただけであってもE10台(atoms/cm2)の汚染になることが分かります。

TXRF分析のマッピング分析について

デバイスは様々なプロセスを経て作制されます。プロセスからの污染の形状や発生场所はプロセスごとに异なります。そのため,金属污染がどの场所で発生しているかを把握することはプロセスの改善のために非常に重要です。例えば,酸化炉や拡散炉では,ウエハと石英ボードが接触している部分に金属污染が発生する场合があります。またウエハの搬送时には搬送用ベルトからの污染が付着する场合もあります。
TXRF分析はウエハ面内のマッピング分析が可能で、プロセスからの污染の有无识别することが出来る特长がありまが。

TXRF分析の深さと情报污染形态の影响について

TXRFの情报深さはどのくらい?
TXRFの1次X线の射入角度は半导体ウエハ地面で全反射が起こる角度ででします。
これにより、半导体ウエハ表面に存在する污染元素する的に励起して、污染量ウエます。
巨视的に见ると、1次X线は半导体ウエハの内部に侵略しないので、表面にする污染のみからの存在
情报oo検出していると捉えることが出来ます。

滑らかな试料表面の场合、表面から数nmまでの情报oo取得しています。
一方、微视的に実际の半导体ウエハの表面の见ると、様々な姿态の污染が付着しています。
またウエハの表面状态状态が滑らかな表面ではない场合もあります。厳密に考えると、污染から発生するるくくくくくくくくくろ

污染形态によって得られるデータはどのように変わるか?
パーティクル污染、薄い残渣渣び膜状に污染が付着している场合の得られる结果について考えてみたいといます思い。
パティクル污染や残渣が付着してるー场合、1次X线が全反射する角度の领域では、発から癧する蛍すする蛍ににあは。
膜状に污染が付着している套装は、棉花起から発生する蛍光X线强度は入射角度が高角度になるにつれて増加しま深つががて増加しますがががかかくがかかかかか蛍光X线强度増えるため、蛍光X线强度が増加します)
污染が厚い残渣や埋め込まれた污染o分析したの场合は、不特定要により分析结果の高くなります。

TXRF分析で仮定している污染形态
日常のTXRFRF、补充ででは、补充対象の污染は薄く均一に分发した状态で试料表面に存在ていると仮定て补すしますいますし。

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